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控制单元BCU-22 3AUA0000110431参详
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线性时不变控制器
线性时不变控制器在电子、机械和航空工程中都有广泛的应用。这类控制策略通常采用线性过程模型。在处理多变量问题的众多方法中,IQC(线性二次型高斯)控制和H∞控制是·为成功的。上世纪60年代,基于H∞和Kalman(1960)的开创性工作,真QC控制得到了发展。该方法采用过程的状态空间模型,LQC控制目标是通过使状态加权阵和输入加权阵的二次型损失函数·小化来实现的。
控制律用状态反馈的形式表示。状态向量x(2)可以通过对含有噪声的输入输出数据进行Kalman滤波来获得。Kalman滤波器和LQG控制已经在许多方面得到了成功的应用,比如飞机、轮船以及一些动力设备过程的估计、预测和控制。这些过程的共同特点是不仅可以得到·确的模型,而且可以利用精·可靠的传感器和强劲的执行机构。但是,Kalm滤波和IQC控制在过程工业中的应用却非常有限,原因之—就是很难对过程工业进行·确的模型描述。IO控制不但没有考虑模型不确定性产生的后果,而且对模型误差敏感。
另外,IQC控制器不能处理有约束条件的情况,而这在过程工业中是很重要的。针对模型不确定性而提出的鲁棒性要求,激发了所谓H。和鲁棒控制理论的发展。在这方面,ZsmeS(1981)做出了开创性的工作,随后给出了问题的解决方案(Skogestad和Postlethwaite,1996)。H∞控制器是通过使灵敏度函数和控制灵敏度函数的加权和的H。范数·小化得到的。灵敏度函数是输出扰动到输出的闭环传递函数矩阵。控制灵敏度用从扰动到给定输入的传递函数矩阵的形式表示,权重用来反映性能要求和模型误差的影响。这类鲁棒控制器的分析和设计不仅需要一个过程模型(称作标称模型)而且需要给出一个恰当的模型误差标准,这个模型误差标准通常用频域或参数空间中的某些上界来表示。由于H∞控制能够处理模型误差,因此它比LQC控制更加适用于过程控制。H∞控制的缺点就是它仍不能处理有约束条件的情况。
非线性控制
非线性控制理论的研究与线性控制理论差不多是同时进行的。但由于非线性系统的复杂性和多样性,系统各个部分相互影响,产生藕合。直至今日,人们还不能对它进行·确的描述和了解。比如,描述非线性系统零点的稳定性种类非常多。任意的奇异平衡点,导致系统具有更复杂的收敛情况。另外,对于非线性控制系统,还没有好的数学描述工具。因此,线性控制方法在实际应用中仍占主要地位,大部分非线性控制理论还有待发展。
非线性系统的控制理论,首先考虑每一种实际的控制对象,逐渐整合,从部分到整体,从个别到广泛。